应用化工技术专业毕业论文24121.ppt

毕业论文设计,组别：第三组 指导老师：xxx 组员：xxx xxx xxx,题目：乙醇-水溶液分离,条件：1 处理量 2500t 2料液浓度 25%的乙醇溶液 3产品浓度 塔顶 95%的乙醇 塔底 废水乙醇溶液小于0.01% 4易挥发组分 99.95% 5每年实际生产时间 7200h/y 6操作条件 （1）间接蒸汽加热 （2） 塔顶压力1.03atm （3）进料热状况：泡点进料,生产方法的选择,因为乙醇和水的挥发度相差不大，容易形成恒沸物，所以选择精馏的方法，提高乙醇的浓度，要用连续精馏的方法。,工艺计算,1物料衡算 2热量衡算 3进料位置及塔板数的确定 4塔的工艺条件及物性数据计算 5塔和塔板主要工艺计算,物料衡算,根据xf=(wama)(wamawbmb) 得xf=0.11538 已知f=13.889kgh xd=0.95 xw=0.0001 根据f=dw fxf=dxdwxw 解得d=1.686kmolh w=12.204kmolh 料液组成如下表,塔顶产品各组分的组成 塔釜产品各组分的组成,由上表可知: mf=25kg/kmol md=44.6kg/kmol mw=18.0028kg/kmol,工艺计算,1物料衡算 2热量衡算 3进料位置及塔板数的确定 4塔的工艺条件及物性数据计算 5塔和塔板主要工艺计算,热量衡算,（1）25%乙醇泡点进料温度的计算 试差法： 假设 t=96 查得 p水=88.85kpa p乙醇=200.52kpa 根据k=p/p总可得 k水=0.877 k乙醇=1.979 根据f（t）=kixi可得f（t）=1.00373 f（t）1=0.003730.0005说明所设温度偏高，重复上述计算可得t=95.93，满足要求 （2）蒸汽预热计算 原料液从25到95.93饱和蒸汽加压 根据q1=cp.mt q2=q.r可得 q=30.42kg/h,热量衡算,（3）冷凝器的传热面积和冷水的消耗量 热流体为78.15的95%的乙醇蒸汽，冷流体为20的水根据q1=qm1r1cp.mt q2=cp.mt q1=q2 可得qm2=0.01588kgs 根据a=qktm k取700w可得a=1.856 （4）再沸器 根据q1=qm1r1 q2=qm2r2 q1=q2 可得qm2=0.0364kgs,工艺计算,1物料衡算 2热量衡算 3进料位置及塔板数的确定 4塔的工艺条件及物性数据计算 5塔和塔板主要工艺计算,进料位置及塔板数的确定,（1）塔顶95%乙醇的露点 t2=78.15 查得 p乙醇=100.693kpa p水=43.84kpa 则 顶=2.30 （2）塔釜0.01%乙醇的泡点 t3=100 查得p乙醇=225.95kpa p水=101.32kpa 则 底=2.23 由底和顶可知整个系统的相对挥发度=2.27 可列相对平衡方程为y=2.27x(11.27x) (3)原料为泡点进料，则rmin=（11）xdxf1xd1xf=6.928 取r=1.5rmin=10.39 精馏段操作线方程：yn1=0.93xn0.0834 提馏段操作线方程：ym1=16.355xm0.00008,进料位置及塔板数的确定,4已知a0.95,0.95 b0.0001,0.0001 e0.115,0.115 作图如下: 由图可知，理论板数为11快，第8块是加料板，取全塔效率et=0.6 则实际板数为19块，第14块是加料板。,工艺计算,1物料衡算 2热量衡算 3进料位置及塔板数的确定 4塔的工艺条件及物性数据计算 5塔和塔板主要工艺计算,塔的工艺条件及物性数据计算,以精馏段为例： 1.塔顶压力pd=104.35kpa 取每层塔板压强p=0.7kpa 则进料压力pf=114.15kpa 所以精馏段的平均操作压力pm=110.65kpa 2.塔顶td=78.15 根据操作压力通过泡点方程及安托因方程可得： tm精=tdtf=87.04 3.平均摩尔质量 1塔顶 xd=0.95 yd=0.977 则mvd=45.354kgkmol mld=44.6kgkmol 2进料板 xf=0.115 yf=0.228 则mvf=24.384kgkmol mlf=21.22kgkmol 所以精馏段的平均摩尔质量mv精=33.397kgkmol ml精=32.91kgkmol,塔的工艺条件及物性数据计算,4.平均密度 1液相密度 根据1lm=w乙醇l乙醇w水l水 则塔顶lm=655.74kgm 进料板lf=866.72kgm 所以精馏段平均液相密度：lm精=761.2kgm 2根据vm精=pmv精rt 可得气相密度vm精=1.219kgm 以提馏段为例 1.平均操作压力p=115.9kpa 2.平均操作温度t=97.965 3平均摩尔质量 塔釜yw=0.000227 xw=0.0001 mvw=18.006356kgkmol mlw=18.0028kgkmol,塔的工艺条件及物性数据计算,则提馏段的平均摩尔质量mv提=21.195kgkmol ml提=19.6114kgkmol 4.平均密度 塔釜lwm=958.314kgm 故提馏段平均液相密度lm提=912.517kgm 气相密度vm提=0.7965kgm 精馏段液相负荷计算 v=r1d=19.20354kmolh vs=vmv精3600v精=146.145ms l=rd=17.51754kmolh ls=lml精3600l精=0.21ms,塔的工艺条件及物性数据计算,提馏段液相负荷计算 v=v=19.20354kmolh vs=vmv提3600v提=141.947ms l=lf=31.41kmolh ls=lml提3600lm提=0.1875ms 计算结果汇总表：,工艺计算,1物料衡算 2热量衡算 3进料位置及塔板数的确定 4塔的工艺条件及物性数据计算 5塔和塔板主要工艺计算,塔和塔板主要工艺计算,1.塔径 首先考虑精馏段 根据公式 计算得c=0.359 最大塔气速： 解得umax=8.964ms 实际空气速u=0.60.8umax 取u=0.7umax =6.275ms 塔径：,塔和塔板主要工艺计算,重复上述，计算得提馏段的塔径d=4.657m 则取精馏塔的塔径为5.5m 2.精馏塔的高度计算 精馏段高度为： z精=n精ht=6.5m 提馏段高度为： z提=n提ht=3.0m 在精馏塔进料孔上方设一人孔，高度为0.6m，故塔高 h=6.53.00.6=10.1m,主要设备的确定及选型,1.离心泵的选择 原料输出的体积流量是： q=0.3698mh 则q=0.46225mh h=3.75m 根据流量和扬程确定泵的规格为： 型号：is5032200 流量：q=6.3mh 扬程：h=12.5m 功率：w=0.75w 2.回流泵的选择 其体积流量是（质量流量为回流量+采出量） q=1.066mh （注：密度为95乙醇的密度） 则q=1.3325mh h=12.625m,主要设备的确定及选型,根据流量和扬程（塔高度），则回流泵规格为： 型号：is5032250 流量：q=6.3mh 扬程：h=20m 功率：w=1.50w 3.原料罐容积的选择： 原料体积流量q=0.46225mh，以储存7天原料量为基准，所需原料罐的有效体积为77.658m，设备装料系数为0.8，则所需原料罐体积为90.0725m，则应选容积是卧式椭圆形封头80m的原料储罐。 4.塔顶储罐（回流罐）容积的选择： 塔顶储罐体积流量q=1.3325mh，以储存2天为基准，所需塔顶储罐有效体积为63.96m，设备的装料系数为0.8，则所需实际体积是79.95m，则应选卧式椭圆形封头80m的塔顶储罐。,主要设备的确定及选型,5.产品储罐容积的选择： 其体积流量q=138.9kgh。以储罐储存10天产品为基准，所需原料罐的有效体积为41.52m，设备的装料系数为0.8，则所需实际体积为51.9m，则应选椭圆形封头，卧式63m的产品储罐。,参考文献,（1）陈瑞珍 郝宏强 化工分离过程 河北化工医药职业技术学院 2012.1 （2）刘兵 闫志谦 张宏丽 化工单元操作 化学工业出版社 2010.5 （3）吴